1.2. История развития it-сферы. Технические средства информатизации

Исторически сфера информационных технологий (создание новой информации) развивалась следующим образом: в 1880 году в сфере IT работало 5 % населения и создавалось примерно 5 % ВВП, в 1946 году – 25 %, в 1980 году – 45 %, в 2010 году – 55 %. К работникам сферы IT относятся все инженерные и экономические специальности, все уровни управления обществом, образовательная деятельность. Часть человеческого общества, не относящаяся к IT-сфере, создаёт материальные ценности либо работает в сфере услуг. Приведённые статистические данные являются усредненными по всему населению Земли и могут существенно отличаться в разных странах. Момент, когда ВВП поровну формировался из материальных и информационных ресурсов, принято называть информационной революцией.

Развитие информационных технологий невозможно без устройств автоматической обработки информации – компьютеров. В настоящее время подавляющая часть аппаратуры является электронной, т.е. использует для хранения, передачи и обработки информации электрические сигналы, электромагнитные волны и пучки света. Исторически электрические и электронные устройства для обработки и передачи информации появлялись в следующем порядке:

• 1875 г. – изобретение телефона – устройства для передачи речевой информации на большие расстояния по проводным каналам связи;

• 1895 г. – изобретение радио – передача информации стала возможна по беспроводным каналам связи с помощью электромагнитных волн;

• 1922 г. – изобретение иконоскопа сделало возможным создание телевидения – передачи видеозвуковой информации на большие расстояния. Иконоскоп – прообраз электронно-лучевой трубки – мог работать и для приёма информации, как видеокамера, и для передачи – как электронно-лучевая трубка;

• 30.06.1945 г. – Джоном фон Нейманом были опубликованы основные принципы работы ЭВМ. Первый принцип - двоичная система обработки информации, второй – принцип хранимой программы (принцип программного управления). Двоичная система счисления, работающая всего лишь с двумя цифрами - 0 и 1, оказалась наиболее удобна как с точки зрения помехозащищённости электронных устройств, так как электрические уровни этих цифр оказались максимально разнесены друг от друга, так и с точки зрения стоимости и принципа действия электронных приборов, ввиду того что значения 0 и 1 сопоставили самым устойчивым состояниям – «выключено» и «включено» соответственно. Принцип хранимой программы, записанной заранее в память, ЭВМ является основным отличием ЭВМ от других счётных устройств, например, калькулятора, и позволяет существенно уменьшить время решения задач за счёт многократного запуска одной и той же программы с различными исходными данными. Принцип хранимой программы можно распространить на ввод исходных данных и вывод результатов: исходные данные могут быть заранее представлены в виде файла или получены с разнообразных устройств ввода информации, вывод результатов также возможен в файл или на одно из устройств вывода. Принципы фон Неймана не устарели до настоящего времени, используются и будут использоваться в обозримом будущем в персональных и офисных ЭВМ. Архитектура (устройство) таких машин является классической и называется фон-неймановской;

• 1956 г. – появление вычислительных компьютерных сетей. Вычислительная сеть – способ объединения нескольких компьютеров для наращивания вычислительных ресурсов с целью ускорения решения прикладных задач. Исторически сети связи (телефон, телеграф, телекс, радио и телевидение) развивались независимо от чисто компьютерных (вычислительных) сетей. С середины 1990 годов сети связи и вычислительные сети интегрируются в единые инфотелекоммуникационные системы и сети, способные передавать любой тип информации: изображение, данные, звук и т.д.;

• 1979 г. – создание персонального компьютера (ПК, PC). До конца 1970-х годов компьютеры были малочисленными, энергоёмкими, дорогостоящими, имели значительные габаритные размеры и принадлежали в основном крупным организациям и государственным структурам, для их обслуживания требовался штат квалифицированных специалистов. Персональный компьютер изначально разрабатывался как доступный и по цене, и по простоте освоения для всех слоёв населения вне зависимости от уровня доходов и образования, поэтому самыми удачными определениями ПК являются следующие: 1) ПК – компьютер, цена которого не превышает $1000 (Указанная сумма актуальна для всего периода с 1979 года по настоящее время); 2) ПК – ЭВМ, предназначенная для широкого круга пользователей, не разбирающихся в вычислительной технике. Доступности работы с персональным компьютером способствовали появление операционных систем (ОС) PC DOS (1979 г., с 1981 г. – MS DOS), а позднее и линейки ОС Windows. Таким образом, массогабаритные характеристики персонального компьютера не являются определяющими это понятие, т.е. персональным является и настольный компьютер (Laptop), и мобильный (так называемый notebook), и планшетный, и даже коммуникатор.

Для выполнения базовых операций над информацией необходим ограниченный набор электронных устройств, совокупность которых необходима и достаточна для создания ЭВМ. Это так называемые устройства ядра вычислительной системы: процессор, основная память (оперативная и BIOS) и системная шина. Все остальные устройства ЭВМ не являются необходимыми, поэтому получили название внешних, или периферийных. Для персонального компьютера как дружественного пользователю устройства функциональные возможности, в том числе возможности общения с человеком, определяют именно периферийные устройства. Стоимость общепринятого набора периферийных устройств современного ПК составляет от 50 до 80 % его стоимости. К периферийным устройствам относят устройства связи с внешней средой и внешнюю память.

Все технические средства информационных технологий (аппаратуру) функционально делят на 4 класса устройств:

1. Вычислители, или процессоры. Выполняют математические расчёты и управляют передачей информации между всеми модулями ЭВМ. Однако даже при настоящем высоком уровне производительности процессоров следует отметить отсутствие у них каких-либо интеллектуальных способностей: процессор умеет выполнять только некоторое количество простейших операций, а все результаты его работы определяется последовательностью таких операций, называемой программой. Программы способен писать только человек, поэтому все интеллектуальные возможности в современный ПК заложены человеком; лишённый программ процессор справедливо называют «камнем» (во-первых, создан из кремния, во-вторых – сопоставимый с камнем по интеллекту), а всю аппаратную часть ЭВМ – «железом». Основная характеристика процессора – производительность – количество операций, выполняемых в единицу времени. Операции с целыми числами менее трудоёмкие, чем операции с дробными числами, поэтому производительность одного процессора может измеряться в разных единицах измерения – IPS (Integer per Second – целочисленных операций в секунду) или FLOPS (Floating points per second – операций с плавающей точкой (с дробными числами) в секунду).

2. Устройства памяти, или накопители информации. Виды, устройство, характеристики и принцип действия накопителей рассматриваются в дисциплине «Информатика». Главный параметр любого накопителя – ёмкость. Она измеряется в байтах или их производных и характеризует способность накопителя хранить определённое количество информации.

3. Средства связи. Основной параметр средств связи – скорость передачи информации. Она измеряется в битах в секунду или байтах в секунду, характеризует способность устройства безошибочно или с заданной минимальной вероятностью ошибки получать или передавать некоторое количество информации в единицу времени. По расстоянию, на которое передаётся информация, средства связи можно разделить на три группы:

• системные шины – имеют длину порядка 10 см, не выходят за пределы системного блока, обладают наивысшей пропускной способностью (скоростью передачи информации). Примеры – процессорная шина FSB, системные шины AGP, PCI-Express;

• внешние интерфейсы – имеют длину до 10м, соединяют системный блок с внешними устройствами, вынесенными за его пределы: принтером, модемом, flash-памятью. Управляющим узлом в этих интерфейсах является единственной и необходимый управляющий компьютер (Master), внешние устройства выступают в роли подчинённых (Slave). Примеры внешних интерфейсов – USB (универсальный), SATA (для накопителей), DVI (для монитора), RS-232 (или COM-порт – для технологического оборудования);

• компьютерные сети – имеют геометрический размер от 10 м до 10000 км, соединяют несколько компьютеров, являющихся самостоятельными равноправными устройствами. Примеры сетевых технологий – EtherNet, Wi-Fi, WWW.

4. Устройства ввода и вывода информации. Виды, устройство, характеристики и принцип действия данных периферийных устройств рассматриваются в дисциплине «Информатика».